氯化铁溶液赤泥控碱作用及效果

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2023-0049

摘要/Abstract

摘要：

针对赤泥碱性调控过程中存在的碱性强、控碱成本高等难题，以赤泥回收精铁矿生产的FeCl₃溶液为控碱药剂，对赤泥进行控碱及陈化处置。结果表明：FeCl₃溶液会使赤泥中可溶性钠碱含量显著降低，水化石榴石、方钠石等结合碱出现不同程度的溶解、转化，置换出的Na⁺、Ca²⁺等离子以石盐、CaCl₂等矿相的形式在控碱赤泥表层结晶析出；Fe³⁺的吸附、聚集作用使得控碱赤泥表层孔径降低、比表面积显著增加、表面更为致密，致使药剂在赤泥控碱前期下渗缓慢，控碱效果受限；FeCl₃溶液可以通过中和、沉淀作用显著降低赤泥碱分，控碱反应至30 d时整体控碱赤泥pH稳定在8.50左右，且随着陈化时间的延长其碱性并无显著反弹，反应、陈化历程可依次分为快速反应、迁移转化、溶解反弹、平衡构建4个阶段。

关键词: 赤泥, FeCl₃溶液, 碱性调控, 矿相组分, 控碱机制

Abstract:

To address the problems of strong alkalinity and high cost of controlling alkalinity in the process of alkaline regulation of red mud，it was proposed that FeCl₃ solution produced by recovering refined iron powder from red mud worked as an alkali control agent to control alkalinity and conduct aging of red mud.The results showed that FeCl₃ solution could significantly reduce the soluble alkali，such as NaOH，Na₂CO₃，NaHCO₃，NaAl（OH）₄ in red mud，and the combined alkali，like hydrated garnet and sodalite，had different degrees of dissolution and transformation.The replaced Na⁺ and Ca²⁺ ions crystallized in the surface layer of alkali-controlled mud as halite，CaCl₂ and other mineral phases.The adsorption and aggregation of Fe³⁺ made the surface pore diameter of alkali-controlled mud decrease，and the specific surface area was increased significantly，and the surface became compact accordingly，which made the agent penetrate slowly in the early stage of alkali control of red mud and limited alkali control performance.In addition，FeCl₃ solution could significantly reduce the alkali content of red mud through neutralization and precipitation.After 30 days of reaction and aging，the pH of the red mud was stabilized at about 8.50，and there was no significant rebound in late aging.The reaction and aging process could be divided into four stages，such as rapid reaction，migration and transformation，dissolution and rebound，and balanced construction.

Key words: red mud, FeCl₃ solution, alkaline regulation, mineral facies component, alkali control mechanism

中图分类号:

X753

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图/表 12

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参考文献 36

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元素	加标回收率/%	全量/（g·kg^-1）
Ca	109.52±0.75	110.94±1.96
Na	85.93±0.71	40.42±0.34
Mg	114.98±1.39	1.82±0.02
K	93.86±0.69	1.58±0.04

样品		w（水化石榴石）/%	w（赤铁矿）/ %	w（钙霞石）/ %	w（铝酸三钙）/%	w（方钠石）/ %	w（CaCl₂）/ %	w（三水铝石）/%	w（NaCl）/ %
赤泥		44.1	28.9	9.8	6.6	4.4	3.4	2.8	—
2 d	去表泥	37.3	26.4	10.9	14.2	3.4	5.7	2.1	—
2 d	表泥	30.0	28.3	9.4	10.8	1.2	3.0	10.7	6.7
6 d	去表泥	39.4	27.0	13.0	9.1	5.2	4.9	1.4	—
6 d	表泥	28.0	24.7	9.6	18.2	1.9	8.1	4.6	4.9
18 d	去表泥	39.4	26.4	9.9	11.4	4.5	5.2	3.2	—
18 d	表泥	28.0	26.9	10.8	16.3	1.8	5.8	5.8	4.5
60 d	去表泥	31.5	26.5	9.6	14.4	3.7	5.8	6.7	1.7
60 d	表泥	30.2	24.5	15.2	13.2	0.1	6.0	8.1	2.8

样品	比表面积/ （m²·g^-1）	吸附总孔体积/ （m³·g^-1）	吸附平均孔径/ nm	吸附最可几孔径/ nm	脱附平均孔径/ nm	脱附最可几孔径/ nm
赤泥	6.720	0.047	23.060	171.808	22.547	52.073
6 d	24.899	0.048	9.514	194.136	9.023	4.120
18 d	17.630	0.059	12.040	139.209	11.438	4.001
30 d	21.917	0.070	11.938	109.650	11.977	4.086

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